Mạch biến tần hòa lưới 100VA đến 1000VA tự chế

Khái niệm sau đây mô tả một mạch biến tần kết nối lưới điện mặt trời đơn giản nhưng khả thi có thể được sửa đổi thích hợp để tạo ra công suất từ ​​100 đến 1000 VA trở lên.

Biến tần hòa lưới là gì

Đó là một hệ thống biến tần được thiết kế để hoạt động giống như một biến tần thông thường sử dụng nguồn điện đầu vào DC ngoại trừ đầu ra được cấp trở lại lưới điện.

Nguồn điện tăng thêm vào lưới điện này có thể nhằm góp phần vào nhu cầu điện năng ngày càng tăng và cũng để tạo thu nhập thụ động từ công ty điện lực theo các điều khoản của họ (chỉ áp dụng ở một số quốc gia).

Để thực hiện quy trình trên, cần đảm bảo rằng đầu ra từ biến tần được đồng bộ hoàn hảo với nguồn điện lưới về RMS, dạng sóng, tần số và cực tính, để ngăn chặn các hành vi và sự cố không tự nhiên.

Ý tưởng đề xuất do tôi thiết kế, là một mạch biến tần nối lưới khác (chưa được xác minh) thậm chí còn đơn giản và hợp lý hơn thiết kế trước .

Mạch có thể được hiểu với sự trợ giúp của các điểm sau:

Cách hoạt động của mạch GTI

Nguồn điện xoay chiều từ hệ thống lưới điện được cấp cho TR1 là máy biến áp bậc xuống.

TR1 giảm đầu vào nguồn điện xuống 12V và chỉnh sửa nó với sự trợ giúp của mạng cầu được hình thành bởi bốn điốt 1N4148.

Điện áp chỉnh lưu được sử dụng để cấp nguồn cho các IC thông qua các điốt 1N4148 riêng lẻ được kết nối qua các sơ đồ chân có liên quan của các IC, trong khi các tụ điện 100uF đi kèm đảm bảo rằng điện áp được lọc thích hợp.

Điện áp chỉnh lưu thu được ngay sau cầu nối cũng được sử dụng làm đầu vào xử lý cho hai IC.

Vì tín hiệu trên (xem hình ảnh dạng sóng # 1) không được lọc nên nó bao gồm tần số 100Hz và trở thành tín hiệu mẫu để xử lý và cho phép đồng bộ hóa cần thiết.

Đầu tiên, nó được đưa vào chân số 2 của IC555, nơi tần số của nó được sử dụng để so sánh với sóng răng cưa (xem dạng sóng số 2) qua chân số 6/7 thu được từ bộ thu của bóng bán dẫn BC557.

So sánh trên cho phép IC tạo ra đầu ra PWM dự định đồng bộ với tần số của nguồn lưới.

Tín hiệu từ cầu nối cũng được đưa đến chân số 5 để cố định giá trị RMS của PWM đầu ra khớp chính xác với dạng sóng lưới (xem dạng sóng # 3).

Tuy nhiên tại thời điểm này, đầu ra từ 555 có công suất thấp và cần được tăng cường và cũng được xử lý để nó tái tạo và tạo ra cả hai nửa của tín hiệu AC.

Để thực hiện những điều trên, 4017 và giai đoạn mosfet được kết hợp .

100Hz / 120Hz từ cầu nối cũng được nhận bởi 4017 tại chân # 14 của nó, có nghĩa là bây giờ đầu ra của nó sẽ tuần tự và lặp lại từ chân số 3 trở lại chân số 3 sao cho các mosfet được chuyển đổi song song và chính xác ở tần số 50Hz, nghĩa là mỗi mosfet sẽ chạy luân phiên 50 lần mỗi giây.

Các mosfet phản hồi các hành động trên từ IC4017 và tạo ra hiệu ứng kéo đẩy tương ứng qua máy biến áp được kết nối, từ đó tạo ra điện áp nguồn AC yêu cầu ở cuộn thứ cấp của nó.

Điều này có thể được thực hiện bằng cách cung cấp đầu vào DC cho các mosft từ nguồn tái tạo hoặc pin.

Tuy nhiên, điện áp trên sẽ là sóng vuông thông thường, không tương ứng với dạng sóng lưới, cho đến khi và trừ khi chúng tôi đưa vào mạng bao gồm hai điốt 1N4148 được kết nối qua các cổng của mosfet và chân số 3 của IC555.

Mạng ở trên cắt các sóng vuông tại các cửa của các mosft một cách chính xác đối với mẫu PWM hay nói cách khác, nó tạo các sóng vuông khớp chính xác với dạng sóng AC của lưới, mặc dù ở dạng PWM (xem dạng sóng # 4).

Đầu ra ở trên bây giờ được đưa trở lại lưới phù hợp với các thông số và mẫu lưới một cách chính xác.

Công suất đầu ra có thể được thay đổi ngay từ 100 watt đến 1000 watt hoặc thậm chí nhiều hơn bằng cách xác định kích thước phù hợp cho DC đầu vào, các mosfet và xếp hạng máy biến áp.

Mạch biến tần nối lưới điện mặt trời đã thảo luận chỉ hoạt động miễn là có điện lưới, thời điểm nguồn điện lưới bị lỗi, TR1 TẮT tín hiệu đầu vào và toàn bộ mạch ngừng hoạt động, một tình huống bắt buộc đối với biến tần hòa lưới hệ thống mạch.

Sơ đồ mạch

Hình ảnh dạng sóng giả định

Có gì đó không ổn trong thiết kế trên

Theo ông Selim Yavuz, thiết kế trên có một số điểm còn nghi ngờ và cần chỉnh sửa, chúng ta hãy nghe ông ấy nói gì:

Xin chào Swag,

hy vọng sức khỏe của bạn tốt.

Tôi đã thử mạch của bạn trên một bảng bánh mì. Nó dường như hoạt động ngoại trừ phần pwm. Vì một số lý do, tôi có một cái bướu kép nhưng không có pwm thực sự. Bạn có thể vui lòng giúp tôi hiểu làm thế nào 555 không pwm? Tôi nhận thấy rằng 2,2k và 1u tạo ra một đoạn đường dốc 10ms. Tôi tin rằng đoạn đường nối sẽ nhanh hơn nhiều vì nửa sóng là 10ms. Có thể tôi đã bỏ lỡ một vài điều.

Ngoài ra, 4017 thực hiện một công việc rõ ràng chuyển đổi qua lại vui vẻ. Khi bạn bật nguồn, đồng hồ 100 hz làm cho bộ đếm luôn bắt đầu từ 0. Làm thế nào chúng ta có thể đảm bảo rằng nó luôn cùng pha với lưới?

Đánh giá cao sự giúp đỡ và ý tưởng của bạn.
Trân trọng,
Selim

Giải quyết vấn đề mạch

Xin chào Selim,

Cảm ơn các cập nhật.
Bạn hoàn toàn chính xác, các sóng tam giác nên có tần số cao hơn nhiều so với đầu vào điều chế ở chân số 5.
Đối với điều này, chúng tôi có thể sử dụng một IC astable 300Hz (khoảng) 555 riêng biệt để cấp nguồn cho chân 2 của IC pwm 555.
Điều này sẽ giải quyết tất cả các vấn đề theo tôi.
4017 nên được tạo xung nhịp qua 100Hz nhận được từ bộ chỉnh lưu cầu và chân 3, chân2 của nó sẽ được sử dụng để điều khiển các cổng và chân4 được kết nối với chân15. Điều này sẽ đảm bảo đồng bộ hóa hoàn hảo với tần số điện lưới.
Trân trọng.

Hoàn thiện thiết kế theo cuộc trò chuyện trên

Sơ đồ trên đã được vẽ lại bên dưới với số bộ phận riêng biệt và ký hiệu jumper

CẢNH BÁO: Ý TƯỞNG ĐƯỢC DỰA VÀO MÔ PHỎNG ẢNH HƯỞNG, PHÂN BIỆT NGƯỜI XEM LÀ NGHIÊM TÚC.

Một vấn đề lớn với thiết kế trên mà nhiều nhà xây dựng phải đối mặt là sự nóng lên của một trong các mosfet trong quá trình vận hành GTI. Dưới đây là nguyên nhân và cách khắc phục theo đề xuất của ông Hsen.

Việc sửa đổi đề xuất trong giai đoạn mosfet theo khuyến nghị của ông Hsen cũng được đính kèm ở đây, hy vọng những sửa đổi nói trên sẽ giúp kiểm soát vấn đề vĩnh viễn:

Chào ông. Swagatam:

Tôi đã xem lại sơ đồ của bạn và tôi tin chắc rằng các cổng của MOSFET sẽ đạt được tín hiệu điều biến (HF PWM) chứ không phải là tín hiệu đơn giản 50 cs. Do đó, tôi nhấn mạnh rằng CD4017 phải được tích hợp một trình điều khiển mạnh hơn, và điện trở loạt phải có giá trị thấp hơn nhiều.

Một điều khác cần xem xét là ở đường giao nhau của điện trở và cổng không nên là một phần tử được thêm vào khác, và trong trường hợp này tôi thấy đi đến các điốt 555.

Bởi vì đây có thể là lý do tại sao một trong những MOFET nóng lên vì nó có thể tự dao động. Vì vậy, tôi nghĩ rằng mosfet nóng bởi vì nó đang dao động chứ không phải do biến áp đầu ra.

Xin lỗi, nhưng tôi lo lắng là dự án của bạn thành công vì tôi cảm thấy rất tốt và tôi không có ý chỉ trích.

Trân trọng, hsen

Cải thiện trình điều khiển Mosfet

Theo đề xuất từ ​​ông Hsen, bộ đệm BJT sau đây có thể được sử dụng để đảm bảo rằng các mosfet có thể hoạt động với độ an toàn và kiểm soát tốt hơn.